淮河流域(河南段)河流生态系统健康评价及分类修复模式

在国内外河流生态系统健康评价和生态修复研究的基础上,以淮河流域(河南段)河流生态系统作为研究对象,使用频度分析法和理论分析法,从水文特征、水质状况、地貌特征和生物状况4个方面,筛选得到17项指标作为健康评价指标体系,并创新性地采用T-S模糊神经网路法评判淮河流域(河南段)河流生态系统的健康状况。结果显示:研究区域内共有亚健康、脆弱、病态和恶劣4种健康等级,占比分别为8.43%、74.70%、13.25%和3.61%,脆弱的断面近于75%。然后在此健康评价的基础上,将生态系统健康等级为"亚健康/脆弱/病态"的河流生态系统作为待修复的对象,根据各个准则层的健康状况,将流域内96%待修复断面分为水质-生物修复模式、水质-地貌-生物修复模式、水量-水质-生物修复模式、水量-水质-地貌-生物修复模式和以绿代水型修复模式5种修复模式,占比分别为3.75%、22.5%、2.5%、67.5%和3.75%,仅2种复合水量修复类型占比接近90%。

淮河流域(河南段)水质时空变化特征及其与土地利用类型的关系

水质的定量评估有利于地方政府制定和实施水污染防治政策.为研究近期淮河流域行政区划尺度上水质的时空变化特征及其受土地利用类型的影响,以淮河流域(河南段)为研究区,根据2009—2017年31个水质站点的水质周测浓度,结合土地利用遥感监测数据,利用季节性Mann-Kendall趋势检验法及Spearman相关分析法,对ρ(CODCr)、ρ(NH4^+-N)和ρ(TP)的时空变化特征及其与土地利用类型的相关性进行分析.结果表明:①在时间上,ρ(CODCr)、ρ(NH4^+-N)和ρ(TP)在大部分地区呈下降趋势,但各水质指标依然较高,ρ(CODCr)和ρ(TP)在丰水期略高于枯水期,ρ(NH4^+-N)在枯水期高于丰水期.②在空间上,水污染比较严重的有沱河、浍河、惠济河、涡河、贾鲁河、清潩河、颍河中游、黑茨河、汾泉河和洪汝河,大部分站点为GB3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类或Ⅴ类水质,部分站点甚至属于GB3838—2002劣Ⅴ类水质;而颍河上游、北汝河、沙河、淮河干流及史灌河的水质较好,基本属于GB3838—2002Ⅰ类或Ⅱ类水质.③土地利用类型与水质之间的相关性表现为ρ(CODCr)、ρ(NH4^+-N)、ρ(TP)与旱地和城镇面积占比均呈正相关,与林地、草地和荒地面积占比均呈负相关,与水域面积占比也呈负相关但不显著.研究显示,淮河流域(河南段)水质有所改善,但部分地区水污染问题仍然比较严重,旱地与城镇用地是造成研究区水污染的主要原因,林地、草地、荒地和水域能够缓解水污染.

基于B-IBI评价淮河流域(河南段)河流生态健康

依据2015年4—5月淮河流域(河南段)的67个底栖动物调研点位(13个参照点和54个受损点)数据,对20个候选生物学指数值的分布范围、相关关系和判别能力进行分析,从中筛选出总分类单元数、敏感类群比例、生物指数、端足目+软体动物物种数、端足目+软体动物%、最优势类群相对丰度构成淮河流域(河南段)的底栖动物完整性指数(B-IBI)指标体系。分别用3分制、4分制以及比值法统一各参数量纲,并比较3种方法的评价结果准确性。结果表明:采用4分制统一各参数量纲并依据所有样点的B-IBI值分布的95%分位数法建立的健康评价标准优于3分制法和比值法;建立了适合淮河流域(河南段)河流生态系统的健康评价标准:B-IBI值>24,健康;18~24,亚健康;12~18,一般;6~12,差;≤6,极差。评价结果表明:淮河流域(河南段)67个样点中,"健康"的点位占比19.40%;"亚健康"的点位占比26.87%;"一般"的点位占比32.84%;"差"的点位占比10.45%;"极差"的点位占比10.45%,淮河流域(河南段)整体B-IBI与氧化还原电位呈极显著正相关,与NH4+-N呈显著负相关,其余水质指标与B-IBI无显著相关关系。B-IBI与各水质指标之间的相关性在不同的河流上差异较大。